龐文燕

摘要：明確鍋爐汽包水位控制的主要任務(wù)，對比分析單沖量、雙沖量、三沖量控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合，確定控制方案，并利用MACSV軟件實現(xiàn)控制系統(tǒng)的組態(tài)。

Abstract： The main tasks of boiler drum water level control are defined. The advantages and disadvantages of single-impulse， double-impulse and three-impulse control systems are compared and analyzed. The control scheme is determined. The configuration of control system is realized by using MACSV software.

關(guān)鍵詞：鍋爐汽包水位;MACSV;DCS;三沖量控制

Key words： boiler drum water level;MACSV;DCS;three-impulse control

中圖分類號：TP273;TK323? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）24-0204-02

0? 引言

鍋爐汽包水位是鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)之一，體現(xiàn)鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量和給水量之間的動態(tài)平衡關(guān)系[1]。本文針對某廠4臺小型制汽鍋爐，1#～3#鍋爐產(chǎn)汽量是20T/H，4#爐產(chǎn)汽量是35T/H，分析系統(tǒng)控制要求，設(shè)計輔助用氣鍋爐生產(chǎn)工藝及實施方案，以鍋爐汽包出口蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)為例設(shè)計控制系統(tǒng)。

1? 系統(tǒng)分析

鍋爐汽包水位控制的主要任務(wù)有三個：一是通過控制系統(tǒng)作用保持水位穩(wěn)定在允許范圍，保證鍋爐的給水量與蒸發(fā)量處于平衡狀態(tài);二是實現(xiàn)供水自動控制，保持供水量穩(wěn)定;三是有效應(yīng)對“虛假水位”， “虛假水位”是鍋爐運(yùn)行時不真實的水位，產(chǎn)生“虛假水位”的原因有汽包壓力突降或突升、鍋爐內(nèi)熱負(fù)荷突增或驟減等[2]。

2? 汽包水位的控制方案設(shè)計

考慮鍋爐的容量較大，要實現(xiàn)汽包水位控制，采用三沖量控制系統(tǒng)，現(xiàn)對三種方案進(jìn)行簡要分析。

方案一：采用前饋加反饋控制系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可看作單回路控制系統(tǒng)，被控變量是三沖量綜合信號。缺點(diǎn)是若系統(tǒng)不能保證物料平衡，負(fù)荷發(fā)生變化后，水位余差會較大。方案二：與方案一比，將加法器調(diào)整到調(diào)節(jié)器后面，是前饋加串級控制系統(tǒng)，負(fù)荷發(fā)生變化時，液位能夠保持無差。方案三：是以方案二為基礎(chǔ)，引入前饋微分補(bǔ)償環(huán)節(jié)。微分可以超前調(diào)整，改善蒸汽流量的動態(tài)補(bǔ)償效果，是前饋加反饋加串級構(gòu)成的復(fù)合控制系統(tǒng)，包含兩個控制回路（給水流量、汽包水位）、一個前饋通道（蒸汽流量），其中，汽包水位、給水流量分別是主副參數(shù)，液位流量、給水流量調(diào)節(jié)器分別是主、副調(diào)節(jié)器[3]。

方案三能夠有效應(yīng)對“虛假水位”，適用于大容量高壓鍋爐，故被采用。

3? 軟件編程

下面以和利時HOLLIAS MACSV軟件組態(tài)為例，進(jìn)行三沖量控制方案的實施。

①前期準(zhǔn)備：根據(jù)鍋爐汽包三沖量控制方案，繪制三沖量的邏輯框圖。（圖1）

②三沖量控制過程分析：鍋爐汽包水位受到擾動時，分析其動態(tài)過程如下：

③測點(diǎn)說明：在控制方案中，組態(tài)時需要用到的物理量點(diǎn)（實際現(xiàn)場設(shè)備），有三個測量變速器，一個液位調(diào)節(jié)閥，組態(tài)前要先定義變量名，其中點(diǎn)名定義要符合組態(tài)軟件的命名要求：LI01，鍋爐汽包液位測量變速器，AI;FI01，給水流量測量變速器，AI;FI02，蒸汽流量測量變速器，AI;LV01，給水調(diào)節(jié)閥，AO;LIC01，鍋爐汽包液位液位調(diào)節(jié)器，控制器中間量點(diǎn);FIC01，給水流量調(diào)節(jié)閥，控制器中間量點(diǎn)。

④軟件組態(tài)：以HOLLiAS MACSV軟件進(jìn)行組態(tài)。在數(shù)據(jù)庫總控中，新建工程，工程命名要符合軟件命名要求，然后對本工程進(jìn)行分域和組號。

設(shè)備組態(tài)：系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)，主要搭建MACS的體系結(jié)構(gòu)，即設(shè)置操作員站、服務(wù)器和現(xiàn)場控制站的個數(shù)，各站之間通過網(wǎng)絡(luò)連接起來。IO設(shè)備組態(tài)，由于測點(diǎn)比較少，添加2個模塊即可，一個模擬量輸入模塊FM148A，一個模擬量輸出模塊FM151A。（圖2）

數(shù)據(jù)庫組態(tài)：把物理量點(diǎn)輸入到數(shù)據(jù)庫，3個AI和1個AO。（圖3）

控制器算法組態(tài)：根據(jù)控制要求，在控制器畫面中進(jìn)行編程調(diào)試。（圖4）

PID功能塊參數(shù)賦值：

⑤圖形畫面。

在圖形畫面中，用一些簡圖示意現(xiàn)場實際運(yùn)行設(shè)備，并可以添加一些動態(tài)鏈接，把現(xiàn)場的變送器的指示值顯示在畫面上，也可以把調(diào)節(jié)閥的開度顯示出來，在畫面上增加液位和流量的操作面板，既可對鍋爐給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，也可以對鍋爐汽包水位進(jìn)行控制，方便操作人員進(jìn)行設(shè)備參數(shù)的控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]程啟明，鄭勇，杜許峰，郭潤清.自抗擾控制器串級三沖量汽包水位控制系統(tǒng)[J].熱能動力工程，2008（01）：69-72，108.

[2]王曉明，許天鵬.基于MFAC-PID的鍋爐汽包水位控制[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，44（S1）：52-57.

[3]張寶坤，王淑霞，王艷.機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向[J].化工裝備技術(shù)，2011，32（04）：48-54，57.